養分型態

(1) 氮礦化速率 (N-mineralization)

秤取相當30 g 乾土重的 0 - 10 cm 均質鮮土置於玻璃罐，加水調整至 60%的最 大含水率 (maximum water holding capacity, WHC)，其為微生物最適水分條件 (Harris, 1981)，置於 25℃的孵育箱 28 天 (Carter and Gregorich, 1993)。孵育過程中，

每週打開瓶蓋曝氣 30 min，用以維持孵育土壤的通氣性。未礦化鮮土與礦化後土 壤，分別以0.5 M K2SO4萃取 (土與萃取液重量與體積比為 1:10) (Williams et al., 1995) ， 經 180 rpm 震 盪 1h 後 過 濾 萃 取 液 ， 濾 液 分 別 以 硝 酸 態 氮 電 極 (perfectION™ comb NO3, Mettler Toledo, Schwezenbach, Switzerland) 與銨態氮電極，

測定土壤NO3 - N 和 NH4 – N 濃度 (Black and Waring, 1978)。土樣氮礦化速率 (mg N kg^-1 day^-1) 的計算，如式 (3) 所示。

氮礦化速率 (mg N kg^-1 day^-1) = {[孵育 28 天後土壤之(NO3 – N) + ( NH4 – N)] – [未孵育新鮮土壤之(NO3 – N) + ( NH4 – N)]}/28 式(3)

doi:10.6342/NTU201703115

(2) δ

C 和 δ

N 的測定 (isotopes of carbon thirteen C and fifteen N)

將土樣與烘乾的植物葉片 (次生林堆積區為山黃麻 litter、土石移動芒草區與 土石移動有草區為五節芒leaves、非崩塌樣區為檳榔和梅樹 litter) 球磨後，秤取適 量粉末裝於錫囊 (tin capsule, Elemental Microanalysis, Okehampton, UK)，寄送至美 國UC Davis Stable Isotope Facility 實驗室，進行土壤與植體之碳氮濃度與其 δ¹³C 和 δ¹⁵N 同位素含量分析。δ¹³C 的測量為計算樣品的同位素比例與標準品 (VPDB, Vienna Pee Dee Belemnite) 的同位素比例之偏離程度，δ¹⁵N 的計算為樣品的同位素 比例與大氣N 的同位素比例之偏離程度，兩者之計算式如式 (4) 與式 (5) 所示。

δ¹³C (‰) = 1000 x (Rsample / RVPDB - 1) R = ¹³C / ¹²C 式(4) δ¹⁵N (‰) = 1000 x (Rsample / Rstandard - 1) R = ¹⁵N / ¹⁴N 式(5)

(3) 土壤磷序列萃取 (phosphorus fractionation)

土壤不同型態的磷含量，以Hedley et al. (1982) 方法進行萃取，即利用不同溶 劑進行不同磷型態的序列萃取 (圖 6)，包括樹脂、NaHCO3、NaOH 與 HCl 等萃取 溶液。其中，樹脂和NaHCO3萃取出的有機與無機磷為labile-P (活性磷)，為植物 最易利用之磷型態；NaOH 萃取為與 Fe、Al 氧化物吸附的磷，為植物中等利用磷 型態，其含量高低易受土壤風化程度之影響 (Cross and Schlesinger, 1995)；HCl 萃

取磷大多來自與Ca 鍵結或矽酸鹽類礦物之磷型態，為植物不易利用磷型態。

秤取0.5 g 的 表層 0 – 10 cm 和下層 10 – 20 cm 球磨土樣，依序列萃取法以 0.4 g 的樹脂 (resin)、30 mL 0.5 M NaHCO3 (pH = 8.5) 、30 mL 0.1 M NaOH 和 30 mL 1 M HCl 萃取，每種萃取液均震盪 16 小時，再以離心過濾，取得上層萃取溶液進

行不同型態磷的定量，殘留固體則進行下一萃取溶液之萃取。其中，NaHCO3 和

NaOH 的萃取液，以 0.9 M H2SO4及1.0 g 的過硫酸鉀進行溶液中有機物分解消化，

19 (resin、NaHCO3 -TP、NaOH-TP、HCl) 後，可得到 Residual-P 濃度，磷濃度皆以 mg P kg^-1表示。

圖 6 磷序列萃取的流程示意圖。

Fig. 6 Schematic figure of phosphorus fractionation process.

Resin

(4) 磷型態的同步輻射光譜分析

除了化學分析外，崩塌土壤磷型態分布也進一步透過國家同步輻射研究中心 (National Synchrotron Radiation Research Center；NSRRC) 的 16A 光束線，進行磷 元素K-edge X 光吸收光譜分析 (X-ray absorption near edge structure , XANES )。樣 品測定前先用Zr 片校正能量，以 Zr 的吸收邊緣 (L-Ⅲ absorp edge at 2222.3 eV) 為 校正準點。樣品測定時，先利用油壓機，將球磨土壤樣品壓定成均勻薄片，再將薄

片黏貼於分析載台上，之後置於分析腔體中，經1 小時氦氣充填後，進行磷吸收光

譜分析。NSRRC 測定之儲存環能量為 1.5 GeV，16A 光束線前端的分光儀為 Si (111) double crystal monochromator，後端的偵測器使用 XR-100SDD (silicon drift detector, AMPTEK)。樣品測定時的能量範圍、各範圍內的紀錄次數、各測量點的能量增量 與停留時間如表 1 所示。所得數據以 ATHENA 正規化 (normalized)，取波段 2140-2200 eV 進行繪圖比較。

表 1 磷元素 K-edge X 光吸收近邊緣結構之能量範圍、紀錄次數與各測量點的 能量增量和停留時間。

Table 1 Energy range, recording numbers, energy increment and dwell time for each measurement of phosphorus K-edge X-ray absorption near edge structure.

Energy range

Dwell time for each measurement (s)

21 Em50 Digital Data Loggers (Decagon Devices Inc., Pullman, WA, USA) 紀錄儀，每 4 小時記錄一次資料。監測期間因受到儀器設定問題影響，土石移動無草區的溫度與 (Nakaji et al., 2001; Niinemets and Kull, 2005; Santiago et al., 2012)，且Nakaji et al.

(2001) 的研究顯示，施以氮肥57 kg ha^-1 year^-1能促進苗木生長量，而施以300 kg